一种抗渗铝基纳米陶瓷涂料及其制备方法与应用与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种抗渗铝基纳米陶瓷涂料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、建筑外墙的修缮，一般是拆除墙体，然后进行重砌。然而对于具有保护和研究价值的建筑而言，拆除和重砌不仅破坏了建筑的历史信息，而且也失去了其保护的意义。因此，对于这类型建筑外墙的修复要充分考虑建筑所承载的历史价值，遵循“修旧如旧”的原则，在不破坏原有墙体基础，保留部分墙体的历史原貌的条件下，使建筑修缮的老墙体更加稳固、耐久、留存其较完整的历史风貌。

2、水汽侵入是文物(历史)建筑病害的重要原因。历史建筑(文物建筑)的墙体往往面临返潮、霉变、渗水等通病，并且难以有效根除。其原因，是在墙体内部存在毛细裂缝和电位差，使得水汽不断从外界侵入内墙面，滋生真菌，形成膨胀—断裂效应，并逐步破坏和污染。用于历史建筑墙体的保护与修复的涂料需要具有以下几个特点；1、与基材有较好的结合力；2、耐光、耐热、耐霉菌破坏、防渗等较好的耐自然破坏力；3、无色且折射率与透明材料相近。正是由于历史建筑墙体修复的特殊性，目前，现有技术中对于历史建筑墙体的修复一般都是根据需要，选择单一功能的修复产品，比如在墙面涂刷固化剂、环氧砂浆、增强剂或防渗保护剂等涂料来实现，缺少普遍适用于历史建筑墙体保护与修复的专用涂料。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗渗铝基纳米陶瓷涂料及其制备方法，与基材具有良好的结合力且具有较好的耐自然破坏力的性能，适用于古建筑墙体裂缝修复与墙面保护。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种抗渗铝基纳米陶瓷涂料，包括以下重量份组分：80-90份溶剂型丙烯酸树脂、3-5份改性al2o3纳米纤维、3-5份纳米陶瓷粉末、1-3份纳米二氧化钛杂化材料、1-3份有机硅单体、1-2份全氟聚醚、0.2-0.8份引发剂、0.2-0.8份消光剂和0-1份助剂；

4、其中，纳米二氧化钛杂化材料为二氧化钛/多巴胺盐酸盐颗粒与选择透过性膜的复合。

5、进一步地，所述溶剂型丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩缩水甘油酯或primal b-60a中的至少一种与环氧丙烯酸酯的混合物。

6、进一步地，所述改性al2o3纳米纤维为利用聚甲基丙烯酸或聚丙烯酰胺对al2o3纳米纤维表面接枝改性得到的。

7、进一步地，所述选择性透过膜采用非极性单体和极性单体共聚的嵌段聚合物；非极性单体包括乙烯、苯乙烯、丙烯或异氰酸酯中一种或两种以上，极性单体包括聚乙二醇、甲基丙烯酸或邻苯乙烯磺酸中一种或两种以上。

8、进一步地，所述纳米二氧化钛杂化材料的制备方法如下：

9、(1)将多巴胺盐酸盐分散于溶剂中，并加入含钛前驱体溶液后在室温搅拌反应，然后升温至100～120℃搅拌反应，离心、洗涤、干燥后得到二氧化钛/多巴胺盐酸盐功能粒子；

10、(2)再将二氧化钛/多巴胺盐酸盐功能粒子分散于分散剂水溶液中并超声处理，静置脱泡；

11、(3)二氧化钛/多巴胺盐酸盐功能粒子与选择性透过膜置于有机溶剂中，同时加入羧基活化剂，进行超声融合将二氧化钛/多巴胺盐酸盐功能粒子接枝到选择性透过膜的嵌段上制得纳米二氧化钛杂化材料。

12、进一步地，所述步骤(1)中溶剂为水、甲醇、乙醇或其混合物；含钛前驱体溶液为三氯化钛、四氯化钛、钛酸正丁酯、钛酸异丁酯、偏钛酸或其混合物；所述步骤(2)中分散剂为高分子聚合物类分散剂；所述步骤(3)中有机溶剂为n,n－二甲基甲酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃(thf)或其混合物。

13、进一步地，所述引发剂为过硫酸铵或过氧叔丁醇，所述消光剂为da-60、蜡或气相二氧化硅。

14、进一步地，所述助剂为涂料所需助剂，包括流平剂、分散剂或ph调节剂。

15、本发明还提供一种抗渗铝基纳米陶瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：

16、s1：将改性al2o3纳米纤维和纳米陶瓷粉末分散到有机溶剂中，加入分散剂后进行超声处理；

17、s2、将溶剂型丙烯酸树脂和纳米二氧化钛杂化材料加入到含有消光剂和引发剂的的水溶液中，采用均质机形成稳定的乳液；

18、s3、将经过步骤s2制得的稳定乳液加入到经过步骤s1制得的混合溶液中，加入全氟聚醚和有机硅单体，充分搅拌反应，直至在溶液中形成微胶囊，反应结束后利用ph调节剂调节体系ph为中性；

19、s4、将溶液加入涂料喷射器中，在高压的作用下进行喷射至容器中，对微胶囊进行一次塑性，形成具有液滴状的微胶囊涂料。

20、本发明还提供一种抗渗铝基纳米陶瓷涂料在历史建筑的砖、石砌体表面修复和加固的应用，可用于防止砖、石砌体表面劣化、污染以及墙体潮湿、霉变、渗水。

21、相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

22、1、本发明是针对历史建筑墙体的修复与加固研制的具有多种功能的涂料，本发明中采用的溶剂型丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩缩水甘油酯或primal b-60a中的至少一种与环氧丙烯酸酯的混合物，其中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩缩水甘油酯或primal b-60a中的至少一种溶于溶剂，在溶剂蒸发后会聚合物分子链之间紧密接触，实现固化，且与基材有较好的结合力，聚合物分子链可以再次解开分离并形成液体，实现涂料的可逆清理，同时加入环氧丙烯酸酯，能够克服甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩缩水甘油酯或primal b-60a在长时间光照下缺乏稳定性的问题，通过环氧丙烯酸酯与上述聚合物分子的交联作用，使得涂料最终成膜后即使在长时间光照下或者高温环境中收缩率小、不易发生膨胀或收缩开裂，且不易粉化，具有优异的稳定性；

23、2、本发明中的涂料中掺入了纳米二氧化钛杂化材料，纳米二氧化钛杂化材料为二氧化钛/多巴胺盐酸盐颗粒与选择透过性膜的融合体系，二氧化钛/多巴胺盐酸盐颗粒能够赋予杂化材料自清洁能力，而且能保护聚合物基体在uv光照过程中不受自由基的影响，提高最终涂料的性能稳定性和使用寿命，而被修饰后的纳米二氧化钛中的多巴胺的氨基通过缩合反应接枝到选择性透过膜上，提高被多巴胺修饰的聚合物的水敏感性，还能提高涂料涂覆后的抗渗性能和稳定性；融合后的选择性透过膜能够防止水、二氧化硫、硫化氢和氧等向内部渗透及产生破坏，其热膨胀系数与文物接近；同时纳米二氧化钛杂化材料也具有良好的抗菌性能，预防微生物损伤，同时通过对纳米二氧化钛进行改性避免其在历史建筑墙体较大的孔隙率和粗糙度条件下抗菌性能显著降低的问题；

24、3、本发明中通过接枝改性的al2o3纳米纤维具有可控性，充分发挥al2o3纳米纤维的优点，使其在低添加量的情况下，达到涂料增强、增韧等功效，；有机硅单体和全氟聚醚的加入能够提高涂料的防水和抗渗性能；

25、4、本发明提供的涂料具有多种功能，对砖石质材料表面封护、防渗、延缓风化、抑制微生物，且涂料成膜后无色，折射率与透明材料相近，不会改变表面颜色和质感，对文物建筑的外观造成影响。